RU2665439C1 - Hybrid sorbent - Google Patents
Hybrid sorbent Download PDFInfo
- Publication number
- RU2665439C1 RU2665439C1 RU2017125453A RU2017125453A RU2665439C1 RU 2665439 C1 RU2665439 C1 RU 2665439C1 RU 2017125453 A RU2017125453 A RU 2017125453A RU 2017125453 A RU2017125453 A RU 2017125453A RU 2665439 C1 RU2665439 C1 RU 2665439C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sorbent
- iron oxides
- hydrated iron
- sorption
- hybrid
- Prior art date
Links
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 title claims abstract description 141
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 114
- 235000013980 iron oxide Nutrition 0.000 claims abstract description 89
- VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N iron(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Fe+2] VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 87
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims abstract description 72
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 claims abstract description 40
- 238000005349 anion exchange Methods 0.000 claims abstract description 37
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 36
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 31
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 31
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 27
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 15
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 29
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 18
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 abstract description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 3
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 description 33
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 29
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 26
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 24
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- -1 iron ions Chemical class 0.000 description 18
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 14
- VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N Fe3+ Chemical compound [Fe+3] VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 9
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 8
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 8
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 8
- 150000008044 alkali metal hydroxides Chemical class 0.000 description 7
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 7
- 229910052598 goethite Inorganic materials 0.000 description 7
- AEIXRCIKZIZYPM-UHFFFAOYSA-M hydroxy(oxo)iron Chemical compound [O][Fe]O AEIXRCIKZIZYPM-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 7
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 7
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 7
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 7
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 239000003957 anion exchange resin Substances 0.000 description 6
- 125000000223 arsonoyl group Chemical group [H][As](*)(*)=O 0.000 description 6
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 6
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 6
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 6
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 6
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 6
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 5
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 5
- 150000001495 arsenic compounds Chemical class 0.000 description 5
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 5
- 238000000635 electron micrograph Methods 0.000 description 5
- 229940093920 gynecological arsenic compound Drugs 0.000 description 5
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical class [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 4
- 229920005594 polymer fiber Polymers 0.000 description 4
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 4
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 4
- YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N Dichloromethane Chemical compound ClCCl YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000001669 Mossbauer spectrum Methods 0.000 description 3
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- GCPXMJHSNVMWNM-UHFFFAOYSA-N arsenous acid Chemical class O[As](O)O GCPXMJHSNVMWNM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 3
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 3
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 description 3
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 235000014413 iron hydroxide Nutrition 0.000 description 3
- NCNCGGDMXMBVIA-UHFFFAOYSA-L iron(ii) hydroxide Chemical class [OH-].[OH-].[Fe+2] NCNCGGDMXMBVIA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 3
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 3
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 3
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 3
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 2-methoxy-6-methylphenol Chemical compound [CH]OC1=CC=CC([CH])=C1O KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L Magnesium sulfate Chemical compound [Mg+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 238000004813 Moessbauer spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 2
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- DFUKKHRQHMOXFO-UHFFFAOYSA-N [As].[Na].[Na] Chemical compound [As].[Na].[Na] DFUKKHRQHMOXFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CUPCBVUMRUSXIU-UHFFFAOYSA-N [Fe].OOO Chemical class [Fe].OOO CUPCBVUMRUSXIU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000004945 aromatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 238000006482 condensation reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 2
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 2
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 description 2
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- WQYVRQLZKVEZGA-UHFFFAOYSA-N hypochlorite Chemical compound Cl[O-] WQYVRQLZKVEZGA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000002505 iron Chemical class 0.000 description 2
- 239000003446 ligand Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 2
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 description 2
- 239000012429 reaction media Substances 0.000 description 2
- 125000000467 secondary amino group Chemical group [H]N([*:1])[*:2] 0.000 description 2
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 125000001302 tertiary amino group Chemical group 0.000 description 2
- VZGDMQKNWNREIO-UHFFFAOYSA-N tetrachloromethane Chemical compound ClC(Cl)(Cl)Cl VZGDMQKNWNREIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 1,2-bis(ethenyl)benzene;1-ethenyl-2-ethylbenzene;styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1.CCC1=CC=CC=C1C=C.C=CC1=CC=CC=C1C=C NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M Acetate Chemical compound CC([O-])=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N Acrylonitrile Chemical group C=CC#N NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DJHGAFSJWGLOIV-UHFFFAOYSA-K Arsenate3- Chemical class [O-][As]([O-])([O-])=O DJHGAFSJWGLOIV-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-K Citrate Chemical compound [O-]C(=O)CC(O)(CC([O-])=O)C([O-])=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FEWJPZIEWOKRBE-JCYAYHJZSA-N Dextrotartaric acid Chemical compound OC(=O)[C@H](O)[C@@H](O)C(O)=O FEWJPZIEWOKRBE-JCYAYHJZSA-N 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005708 Sodium hypochlorite Substances 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- GOKIPOOTKLLKDI-UHFFFAOYSA-N acetic acid;iron Chemical compound [Fe].CC(O)=O.CC(O)=O.CC(O)=O GOKIPOOTKLLKDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000002168 alkylating agent Substances 0.000 description 1
- 229940100198 alkylating agent Drugs 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H aluminium sulfate (anhydrous) Chemical compound [Al+3].[Al+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 description 1
- 229940000489 arsenate Drugs 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- 239000012267 brine Substances 0.000 description 1
- 201000011510 cancer Diseases 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012876 carrier material Substances 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229940001468 citrate Drugs 0.000 description 1
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 230000000536 complexating effect Effects 0.000 description 1
- 239000008139 complexing agent Substances 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000010908 decantation Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 210000004177 elastic tissue Anatomy 0.000 description 1
- 230000003203 everyday effect Effects 0.000 description 1
- 229940006199 ferric cation Drugs 0.000 description 1
- 239000012065 filter cake Substances 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 230000000762 glandular Effects 0.000 description 1
- 229910052595 hematite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011019 hematite Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000003999 initiator Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000003456 ion exchange resin Substances 0.000 description 1
- 229920003303 ion-exchange polymer Polymers 0.000 description 1
- FBAFATDZDUQKNH-UHFFFAOYSA-M iron chloride Chemical compound [Cl-].[Fe] FBAFATDZDUQKNH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L iron(2+) sulfate (anhydrous) Chemical compound [Fe+2].[O-]S([O-])(=O)=O BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- RUTXIHLAWFEWGM-UHFFFAOYSA-H iron(3+) sulfate Chemical compound [Fe+3].[Fe+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O RUTXIHLAWFEWGM-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N iron(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Fe+3].[Fe+3] LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000359 iron(II) sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000360 iron(III) sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009533 lab test Methods 0.000 description 1
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L magnesium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Mg+2] VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000347 magnesium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 229910001862 magnesium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052943 magnesium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019341 magnesium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 239000000320 mechanical mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910000000 metal hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004692 metal hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 229940039748 oxalate Drugs 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000012286 potassium permanganate Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000008213 purified water Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- YGSDEFSMJLZEOE-UHFFFAOYSA-M salicylate Chemical compound OC1=CC=CC=C1C([O-])=O YGSDEFSMJLZEOE-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229960001860 salicylate Drugs 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 231100000444 skin lesion Toxicity 0.000 description 1
- 206010040882 skin lesion Diseases 0.000 description 1
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- SUKJFIGYRHOWBL-UHFFFAOYSA-N sodium hypochlorite Chemical compound [Na+].Cl[O-] SUKJFIGYRHOWBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M sodium;chloride;hydrate Chemical compound O.[Na+].[Cl-] HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000002352 surface water Substances 0.000 description 1
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 1
- 229940095064 tartrate Drugs 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
- B01J20/06—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising oxides or hydroxides of metals not provided for in group B01J20/04
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
- B01J20/0203—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising compounds of metals not provided for in B01J20/04
- B01J20/0225—Compounds of Fe, Ru, Os, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt
- B01J20/0229—Compounds of Fe
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/22—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
- B01J20/26—Synthetic macromolecular compounds
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
- B01J20/28002—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
- B01J20/28004—Sorbent size or size distribution, e.g. particle size
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
- B01J20/28002—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
- B01J20/28004—Sorbent size or size distribution, e.g. particle size
- B01J20/28007—Sorbent size or size distribution, e.g. particle size with size in the range 1-100 nanometers, e.g. nanosized particles, nanofibers, nanotubes, nanowires or the like
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
- B01J20/28014—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their form
- B01J20/28026—Particles within, immobilised, dispersed, entrapped in or on a matrix, e.g. a resin
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
- B01J20/28054—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
- B01J20/28078—Pore diameter
- B01J20/2808—Pore diameter being less than 2 nm, i.e. micropores or nanopores
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
- B01J20/32—Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating
- B01J20/3202—Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating characterised by the carrier, support or substrate used for impregnation or coating
- B01J20/3206—Organic carriers, supports or substrates
- B01J20/3208—Polymeric carriers, supports or substrates
- B01J20/3212—Polymeric carriers, supports or substrates consisting of a polymer obtained by reactions otherwise than involving only carbon to carbon unsaturated bonds
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
- B01J20/32—Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating
- B01J20/3231—Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating characterised by the coating or impregnating layer
- B01J20/3234—Inorganic material layers
- B01J20/3236—Inorganic material layers containing metal, other than zeolites, e.g. oxides, hydroxides, sulphides or salts
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
- B01J20/32—Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating
- B01J20/3291—Characterised by the shape of the carrier, the coating or the obtained coated product
- B01J20/3293—Coatings on a core, the core being particle or fiber shaped, e.g. encapsulated particles, coated fibers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
- B01J20/32—Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating
- B01J20/3291—Characterised by the shape of the carrier, the coating or the obtained coated product
- B01J20/3295—Coatings made of particles, nanoparticles, fibers, nanofibers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J41/00—Anion exchange; Use of material as anion exchangers; Treatment of material for improving the anion exchange properties
- B01J41/04—Processes using organic exchangers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J41/00—Anion exchange; Use of material as anion exchangers; Treatment of material for improving the anion exchange properties
- B01J41/08—Use of material as anion exchangers; Treatment of material for improving the anion exchange properties
- B01J41/12—Macromolecular compounds
- B01J41/14—Macromolecular compounds obtained by reactions only involving unsaturated carbon-to-carbon bonds
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J47/00—Ion-exchange processes in general; Apparatus therefor
- B01J47/014—Ion-exchange processes in general; Apparatus therefor in which the adsorbent properties of the ion-exchanger are involved, e.g. recovery of proteins or other high-molecular compounds
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J47/00—Ion-exchange processes in general; Apparatus therefor
- B01J47/12—Ion-exchange processes in general; Apparatus therefor characterised by the use of ion-exchange material in the form of ribbons, filaments, fibres or sheets, e.g. membranes
- B01J47/127—Ion-exchange processes in general; Apparatus therefor characterised by the use of ion-exchange material in the form of ribbons, filaments, fibres or sheets, e.g. membranes in the form of filaments or fibres
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
- C02F1/288—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using composite sorbents, e.g. coated, impregnated, multi-layered
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/42—Treatment of water, waste water, or sewage by ion-exchange
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
- C02F1/281—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using inorganic sorbents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
- C02F1/285—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using synthetic organic sorbents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/42—Treatment of water, waste water, or sewage by ion-exchange
- C02F2001/422—Treatment of water, waste water, or sewage by ion-exchange using anionic exchangers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/10—Inorganic compounds
- C02F2101/103—Arsenic compounds
Abstract
Description
Изобретение относится к гибридным сорбентам для удаления соединений мышьяка из воды и предназначено для использования в устройствах очистки воды.The invention relates to hybrid sorbents for removing arsenic compounds from water and is intended for use in water purification devices.
Во многих странах из-за недостатка вод поверхностных источников в качестве источника пресной воды используют подземные воды.In many countries, due to the lack of surface water, groundwater is used as a source of fresh water.
Важная проблема при использовании подземных вод - это проблема мышьяковистого загрязнения, характерная примерно для 20 стран, например, США и Чили. На территории России к регионам с содержанием мышьяка в подземных водах относятся территории Забайкальского, Пермского, Ставропольского, Хабаровского края, Республики Тува, Магаданской и Пензенской областей, а также Республики Дагестан. Содержащийся в воде мышьяк приводит к развитию рака и к поражениям кожи. В воде мышьяк содержится в форме соединений трехвалентного мышьяка (далее - As(III)), например, арсенитов или мышьяковистой кислоты и соединений пятивалентного мышьяка (далее - As(V)), например, арсенатов. Из уровня техники известны сорбенты для удаления мышьяка. Чаще всего применяют материал состоящий из смеси оксидов железа, гидроксидов железа и оксигидроксидов железа в различном соотношении (далее - гидратированных оксидов железа). В зависимости от соотношения компонентов известны разные варианты гидратированных оксидов железа, отличающиеся по своим по свойствам.An important problem when using groundwater is the problem of arsenic pollution, which is typical for about 20 countries, for example, the USA and Chile. On the territory of Russia, the regions containing arsenic in groundwater include the territories of the Transbaikal, Perm, Stavropol, Khabarovsk Territories, the Republic of Tuva, the Magadan and Penza Regions, as well as the Republic of Dagestan. Arsenic in water leads to cancer and skin lesions. In water, arsenic is contained in the form of compounds of trivalent arsenic (hereinafter - As (III)), for example, arsenites or arsenous acid and compounds of pentavalent arsenic (hereinafter - As (V)), for example, arsenates. Sorbents for removing arsenic are known in the art. The most commonly used material is a mixture of iron oxides, iron hydroxides and iron oxyhydroxides in various proportions (hereinafter referred to as hydrated iron oxides). Depending on the ratio of the components, different versions of hydrated iron oxides are known that differ in their properties.
Известные в уровне техники сорбенты получают путем распределения частиц гидратированных оксидов железа в полимерном материале инертного характера или содержащем ионообменные группы для фиксации ионов железа. Введение гидратированных оксидов железа в полимерный материал осуществляют, например, механическим диспергированием в полимерном материале частиц гидратированных оксидов железа или формированием частиц гидратированных оксидов железа непосредственно в полимерном материале через образование в материале промежуточной структуры с последующим осаждением частиц гидратированных оксидов железа. Такие сорбенты называют гибридными.Sorbents known in the art are obtained by distributing particles of hydrated iron oxides in an inert polymer material or containing ion-exchange groups for fixing iron ions. The introduction of hydrated iron oxides into the polymer material is carried out, for example, by mechanically dispersing particles of hydrated iron oxides in the polymer material or by forming particles of hydrated iron oxides directly in the polymer material through the formation of an intermediate structure in the material, followed by precipitation of particles of hydrated iron oxides. Such sorbents are called hybrid.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND
Из уровня техники известен гибридный сорбент для удаления соединений мышьяка по патенту US 4,576,969 (опубл. 18.03.1986, приор. 13.10.1983, МПК C08D 5/20, C08F 8/10, заявитель Unitika Ltd (Japan)). Гибридный сорбент представляет собой ионообменную фенольную смолу с закрепленным в ее структуре оксидом металла. Гибридный сорбент получают следующим образом. На первой стадии проводят преконденсацию фенольной смолы, к которой, пока она находится еще в текучем состоянии, добавляют соль или оксид металла, например, сульфата, гипохлорита, нитрата, ацетата, железа, серебра, алюминия, цинка и т.д. Затем проводят реакцию конденсации полученной смеси, закрепляя таким образом оксид или соль металла в структуре смолы. В качестве среды реакции используют, например, тетрахлорид углерода, хлороформ, дихлорметан. После реакции конденсации полученный материал отделяют от реакционной среды и добавляют алкилирующий агент, например, гидроксид щелочного металла или карбонат натрия. Структура полученного гибридного сорбента представляет собой поперечно сшитую фенольную смолу, внутри которой закреплен мультивалентный гидроксид металла. Сорбент имеет низкую степень набухания, высокую износостойкость, гранулы сорбента почти не имеют трещин и почти не деформируются.A hybrid sorbent for removing arsenic compounds according to US Pat. No. 4,576,969 is known in the art (publ. March 18, 1986, prior. October 13, 1983, IPC C08D 5/20, C08F 8/10, applicant Unitika Ltd (Japan)). A hybrid sorbent is an ion-exchange phenolic resin with a metal oxide fixed in its structure. Hybrid sorbent is prepared as follows. In the first stage, the phenol resin is precondensed, to which, while it is still in a fluid state, a salt or metal oxide, for example, sulfate, hypochlorite, nitrate, acetate, iron, silver, aluminum, zinc, etc., is added. Then, the condensation reaction of the resulting mixture is carried out, thereby fixing the metal oxide or salt in the resin structure. As the reaction medium, for example, carbon tetrachloride, chloroform, dichloromethane are used. After the condensation reaction, the resulting material is separated from the reaction medium and an alkylating agent, for example, alkali metal hydroxide or sodium carbonate, is added. The structure of the obtained hybrid sorbent is a cross-linked phenolic resin, inside which a multivalent metal hydroxide is fixed. The sorbent has a low degree of swelling, high wear resistance, the sorbent granules have almost no cracks and are almost not deformed.
Сорбционная емкость полученного в патенте US 4,576,969 гибридного сорбента по мышьяку составляет 33 мг/г при очень низкой скорости протекания воды через материал (250 мл/час), что крайне неэффективно. Такое значение скорости может быть объяснено тем, что сверхплотно сшитая структура гибридного сорбента затрудняет течение воды. Низкая скорость протекания воды через сорбент значительно сужает область его применения до проведения только лабораторных испытаний, так как в промышленных масштабах такое значение скорости неприемлемо. Для получения питьевой воды данный сорбент также не может быть использован, так как при его получении используется фенол и формальдегид. Даже остаточное содержание этих веществ в полученной смоле приводит к их смыву в очищаемую воду в процессе прохождения воды через материал, что недопустимо для питьевой воды.The sorption capacity of the arsenic hybrid sorbent obtained in US 4,576,969 is 33 mg / g at a very low rate of water flow through the material (250 ml / h), which is extremely inefficient. This value of speed can be explained by the fact that the superdense crosslinked structure of the hybrid sorbent impedes the flow of water. The low rate of water flow through the sorbent significantly narrows the scope of its application until only laboratory tests are carried out, since on an industrial scale such a speed value is unacceptable. This sorbent cannot be used to obtain drinking water either, since phenol and formaldehyde are used in its preparation. Even the residual content of these substances in the obtained resin leads to their washing off into the purified water during the passage of water through the material, which is unacceptable for drinking water.
Из уровня техники известен гибридный сорбент по заявке на патент US 2011/0056887 (опубл. 10.03.2011, приор. 08.09.2009, МПК C02F 1/42, C02F 103/06, C02F 103/02, C02F 103/10, C02F 101/10, заявитель LANXESS DEUTSCHLAND GMBH (DE); LANXESS CORPORATION (US)). Гибридный сорбент представляет собой макропористый монодисперсный анионообменный материал с нанесенными на него гидратированными оксидами железа. Предназначен, в основном, для удаления из воды и водных растворов ионов мышьяка, в частности, H2AsO4 -, H2AsO4 -, HAsO3 2-, AsO4 3-, H3AsO3, H2AsO3 -, HAsO4 2-, HAsO4 2-. Содержание железа (III) в гибридном сорбенте составляет 16% по массе.A hybrid sorbent is known from the prior art according to patent application US 2011/0056887 (publ. 03/10/2011, prior 08.09.2009, IPC
Нанесение гидратированных оксидов железа на анионообменный материал проводят следующим способом. К анионообменному материалу добавляют денонсированную воду при непрерывном перемешивании при комнатной температуре. После чего к полученной суспензии добавляют сульфат железа (III) и продолжают перемешивание в течение 90 минут. После этого добавляют водный раствор гидроксида натрия NaOH до достижения pH7 раствора. Далее к раствору постепенно добавляют водный раствор хлорида натрия NaCl и продолжают перемешивание в течение 30 минут. Из полученной суспензии отделяют твердую фазу, которая и является конечным продуктом.The application of hydrated iron oxides on the anion-exchange material is carried out in the following way. Denounced water is added to the anion exchange material with continuous stirring at room temperature. Then, iron (III) sulfate is added to the resulting suspension and stirring is continued for 90 minutes. After that, an aqueous solution of sodium hydroxide NaOH is added until a pH7 solution is reached. Next, an aqueous solution of sodium chloride NaCl is gradually added to the solution, and stirring is continued for 30 minutes. The solid phase is separated from the resulting suspension, which is the final product.
Недостатками гибридного сорбента по заявке на патент US 2011/0056887 является низкая сорбционная способность к ионам мышьяка As(III) и As(V), поэтому гибридный сорбент может быть использован для воды или водного раствора, в которых концентрация мышьяка составляет не более 10 Mr(As)/л.The disadvantages of the hybrid sorbent according to patent application US 2011/0056887 is the low sorption ability of arsenic ions As (III) and As (V), therefore, the hybrid sorbent can be used for water or an aqueous solution in which the concentration of arsenic is not more than 10 Mr ( As) / l.
Из уровня техники известен сорбент по патенту US 7,811,360 (опубл. 12.10.2010, приор. 25.09.2001, МПК B01D 53/04, заявитель LANXESS Deutschland GmbH (DE)), состоящий из гидратированных оксидов железа, а именно из оксигидроксида гетита α-FeO(OH), представленный в виде удлиненных гранул или коротких волокон.The sorbent according to the patent US 7,811,360 (publ. 12.10.2010, prior. September 25, 2001, IPC B01D 53/04, applicant LANXESS Deutschland GmbH (DE)), consisting of hydrated iron oxides, namely goethite oxyhydroxide α-, is known from the prior art. FeO (OH), presented in the form of elongated granules or short fibers.
В патенте представлено три варианта сорбента: сорбент 1, сорбент 2 и сорбент 3-й три способа его получения соответственно.The patent presents three options for the sorbent: sorbent 1,
Сорбент 1 состоит из 100-процентного гетита α-FeO(OH) и представляет собой агломераты из коротких упругих волокон с диаметром 30-50 нм и длиной от 0,2 до 2 мм с высокими механическими характеристиками, устойчивых к спрессовыванию, гидравлическому напряжению и истиранию.
Сорбент 1 получают следующим способом. Сульфат железа (II) FeSO4 растворяют в воде и охлаждают полученный раствор до температуры 14°С. К раствору добавляют сульфат магния MgSO4⋅7H2O. Раствор гомогенизируют при температуре раствора 14°С. После чего к раствору добавляют гидроксид натрия NaOH и окисляют барботированием кислорода воздуха до выпадения осадка, содержащего около 99,5% гетита Осадок отделяют декантированием и отжимают. Массу осадка пропускают через металлические прессы с отверстиями 7 мм для формирования удлиненных гранул или коротких волокон конечного сорбента. Волокна сорбента сушат на ленточной сушилке до остаточной влажности 3%.Sorbent 1 is prepared as follows. Iron (II) sulfate FeSO 4 is dissolved in water and the resulting solution is cooled to a temperature of 14 ° C. Magnesium sulfate MgSO 4 ⋅ 7H 2 O is added to the solution. The solution is homogenized at a solution temperature of 14 ° C. Then sodium hydroxide NaOH is added to the solution and oxidized by sparging of atmospheric oxygen until a precipitate containing about 99.5% goethite precipitates. The precipitate is separated by decantation and squeezed. A mass of sediment is passed through metal presses with openings of 7 mm to form elongated granules or short fibers of the final sorbent. The sorbent fibers are dried on a belt dryer to a residual moisture content of 3%.
Сорбент 2 состоит из гетита α-FeO(OH) и гидроксида магния Mg(OH)2. Сорбент состоит из коротких волокон, собранных в агломераты, при этом волокна скреплены друг с другом аморфными слоями.
Сорбент 2 получают следующим образом. К водному раствору MgSO4 добавляют суспензию, содержащую оксигидроксид - гетит α-FeO(OH) в количестве 50 г/л. После этого к раствору добавляют гидроксид натрия NaOH при непрерывном перемешивании в течение 15 минут. Суспензию промывают на нутч-фильтре до получения раствора с удельной электропроводностью 1 мСм/см, осадок на фильтре сушат до остаточной влаги не более 2% в сушильной печи при 75°С.Sorbent 2 is prepared as follows. A suspension containing oxyhydroxide - goethite α-FeO (OH) in an amount of 50 g / l is added to an aqueous solution of MgSO 4 . After that, sodium hydroxide NaOH was added to the solution with continuous stirring for 15 minutes. The suspension is washed on a suction filter to obtain a solution with a specific conductivity of 1 mS / cm, the filter cake is dried to a residual moisture content of not more than 2% in a drying oven at 75 ° C.
Сорбент 3 представляет собой 100%-ный гетит α-FeO(OH) в виде очень коротких игольчатых кристаллов, собранных в плотные агломераты. Удельная поверхность сорбента составляет 102 м2/г.
Сорбент 3 получают смешением раствора сульфата алюминия Al2(SO4)3 с частицами гетита α-FeO(OH) в щелочном растворе NaOH с последующим отделением твердой фазы суспензии, промывкой и сушкой полученного сорбента до остаточной влажности не более 2%. Размер игольчатых кристаллов составляет от 0,5 до 2 мм.
Основным недостатком сорбента по патенту US 7,811,360 является низкая степень удаления мышьяка As(III) и As(V) - не более 50% для каждого вида мышьяка, а также низкая кинетика сорбции мышьяка As(III) и As(V).The main disadvantage of the sorbent according to US patent 7,811,360 is the low degree of removal of arsenic As (III) and As (V) - not more than 50% for each type of arsenic, as well as the low kinetics of sorption of arsenic As (III) and As (V).
Кинетика сорбции сорбента 1:Sorption kinetics of sorbent 1:
As(III) на примере NaAsO2 с концентрацией 2,5 мг/л составляет 1,8 мг(As3+)/г(FeO(OH))⋅ч;As (III) on the example of NaAsO 2 with a concentration of 2.5 mg / l is 1.8 mg (As 3+ ) / g (FeO (OH)) ⋅h;
As(V) на примере Na2HAsO4 с концентрацией 2,9 мг/л составляет 1,5 мг(As5+)/г(FeO(OH)⋅ч.As (V) for the example of Na 2 HAsO 4 with a concentration of 2.9 mg / L is 1.5 mg (As 5+ ) / g (FeO (OH) ⋅h.
Кинетика сорбции сорбента 2:Sorption kinetics of sorbent 2:
As(III) по NaAsO2 с концентрацией 2,6 мг/л составляет 1,2 мг(As3+)/г(FeO(OH))⋅ч;As (III) for NaAsO 2 with a concentration of 2.6 mg / L is 1.2 mg (As 3+ ) / g (FeO (OH)) ⋅h;
As(V) по Na2HAsO4 с концентрацией 2,7 мг/л составляет 1,5 мг(As5+)/г(FeO(OH))⋅ч.As (V) for Na 2 HAsO 4 with a concentration of 2.7 mg / L is 1.5 mg (As 5+ ) / g (FeO (OH)) ⋅h.
Кинетика сорбции сорбента 3:Sorption kinetics of sorbent 3:
As(III) по NaAsO2 с концентрацией 2,6 мг/л составляет 2,0 мг(As3+)/г(FeO(OH))⋅ч;As (III) for NaAsO 2 with a concentration of 2.6 mg / L is 2.0 mg (As 3+ ) / g (FeO (OH)) ⋅h;
As(V) по Na2HAsO4 с концентрацией 2,1 мг/л составляет 1,5 мг(As5+)/г(FeO(OH))⋅ч.As (V) for Na 2 HAsO 4 with a concentration of 2.1 mg / L is 1.5 mg (As 5+ ) / g (FeO (OH)) ⋅h.
Из этого следует, что сорбент недостаточно эффективен к удалению ионов мышьяка As(III) и As(V).From this it follows that the sorbent is not effective enough to remove arsenic ions As (III) and As (V).
Из уровня техники известен гибридный сорбент по патенту US 7,807,606 (опубл. 05.10.2010, приор. 04.09.2003, МПК B01J 21/04, заявитель Battelle Energy Alliance, LLC (US)). Гибридный сорбент представляет собой полимерную матрицу с нанесенным на нее гидратированным оксидом железа. В качестве полимерной матрицы используется полиакрилонитрил (далее - ПАН) - гомополимер акрилонитрила или сополимер, содержащий, по меньшей мере, около 40% акрилонитрильных единиц. В указанном патенте представлен гибридный сорбент и два способа его получения.The hybrid sorbent according to the patent US 7,807,606 is known from the prior art (publ. 05.10.2010, prior 04.09.2003, IPC B01J 21/04, applicant Battelle Energy Alliance, LLC (US)). A hybrid sorbent is a polymer matrix with hydrated iron oxide deposited on it. As the polymer matrix, polyacrylonitrile (hereinafter referred to as PAN) is used — an acrylonitrile homopolymer or a copolymer containing at least about 40% acrylonitrile units. This patent provides a hybrid sorbent and two methods for its preparation.
В первом способе получения гибридного сорбента гидратированные оксиды железа, а именно оксид железа, например, Fe3O4 или Fe2O3 растворяют в концентрированной азотной кислоте. После чего к раствору добавляют ПАН до его содержания в растворе от 3 до 5% и перемешивают. Далее полученный раствор распыляют через воздушные форсунки в раствор NaOH. При попадании капель раствора в щелочь происходит их затвердевание с образованием твердых гранул сорбента. Твердые гранулы полученного сорбента вынимают из щелочной ванны и промывают этанолом, высушивают при температуре около 60°С, после чего измельчают для получения однородной фракции гранулированного сорбента. Полученный сорбент может содержать от 30% до 70% железа (III).In the first method for producing a hybrid sorbent, hydrated iron oxides, namely iron oxide, for example, Fe 3 O 4 or Fe 2 O 3, are dissolved in concentrated nitric acid. Then PAN is added to the solution to its content in the solution from 3 to 5% and mixed. Next, the resulting solution is sprayed through air nozzles into a NaOH solution. When droplets of the solution enter alkali, they solidify with the formation of solid sorbent granules. The solid granules of the obtained sorbent are removed from the alkaline bath and washed with ethanol, dried at a temperature of about 60 ° C, and then crushed to obtain a homogeneous fraction of the granulated sorbent. The resulting sorbent may contain from 30% to 70% of iron (III).
По второму способу получения гидратированные оксиды железа растворяют в диметилсульфоксиде (далее ДМСО), а после полного растворения частиц гидратированных оксидов железа к железистому раствору добавляют ПАН. Соотношение ПАН : гидратированные оксиды железа составляет примерно 1:5, соответственно. Растворение ПАН проводят при температуре 90°С и постоянном перемешивании до полного растворения волокон ПАН, после чего температуру постепенно снижают до 40°С. Далее раствор распыляют через воздушные форсунки в ванну с холодной деионизированной водой. При попадании в воду распыленных частиц раствора ПАН с гидратированными оксидами железа в ДМСО, ДСМО переходит из раствора в деионизированную воду и происходит образование твердых гранул гибридного сорбента. После этого образовавшиеся частицы сорбента дополнительно промывают водой при непрерывном перемешивании в течение 30 минут с целью удаления остаточного ДМСО. Далее полученные гранулы сорбента сушат при температуре 40°С. Полученный гранулированный гибридный сорбент с гидратированными оксидами железа содержит около 85% гидратированных оксидов железа и 15% ПАН. Гранулы сорбента имеют макропористую структуру и хорошие механические свойства.According to the second production method, hydrated iron oxides are dissolved in dimethyl sulfoxide (hereinafter DMSO), and after the particles of hydrated iron oxides are completely dissolved, PAN is added to the glandular solution. The PAN: hydrated iron oxides ratio is about 1: 5, respectively. Dissolution of PAN is carried out at a temperature of 90 ° C and constant stirring until the fibers of PAN are completely dissolved, after which the temperature is gradually reduced to 40 ° C. The solution is then sprayed through air nozzles into a bath of cold deionized water. When sprayed particles of a solution of PAN with hydrated iron oxides in DMSO get into water, DMSO passes from the solution into deionized water and the formation of solid granules of the hybrid sorbent occurs. After that, the resulting sorbent particles are washed additionally with water with continuous stirring for 30 minutes in order to remove residual DMSO. Next, the obtained granules of the sorbent are dried at a temperature of 40 ° C. The obtained granular hybrid sorbent with hydrated iron oxides contains about 85% hydrated iron oxides and 15% PAN. Sorbent granules have a macroporous structure and good mechanical properties.
Гибридный сорбент по обоим способам получения может содержать от 10 до 85% гидратированных оксидов железа и от 10 до 90% ПАН от общей массы сорбента. Гидратированные оксиды железа в гибридном сорбенте представлены в форме железа (III) в элементарной форме, гидроксида железа, оксигидроксидов железа и оксидов железа. Общее содержание железа в гибридном сорбенте может составлять от 250 до 700 мг/г.Hybrid sorbent for both methods of preparation may contain from 10 to 85% hydrated iron oxides and from 10 to 90% PAN of the total mass of the sorbent. Hydrated iron oxides in a hybrid sorbent are presented in the form of iron (III) in elemental form, iron hydroxide, iron oxyhydroxides and iron oxides. The total iron content in the hybrid sorbent may be from 250 to 700 mg / g.
Сорбционная емкость гибридного сорбента по As(V) составляет от 7,5 до 10 мг/г.The sorption capacity of the hybrid sorbent for As (V) is from 7.5 to 10 mg / g.
В результате анализа патента US 7,807,606 выявлены следующие недостатки. Прежде всего, это низкая сорбционная способность по As(V), а также отсутствие доказательств заявленной сорбционной способности ионов As(III). Вышеперечисленные соединения гидратированных оксидов железа обладают кристаллической структурой и, в связи с этим, характеризуются низкой сорбционной способностью.As a result of the analysis of the patent US 7,807,606 identified the following disadvantages. First of all, this is the low sorption capacity for As (V), as well as the lack of evidence of the claimed sorption ability of As (III) ions. The above compounds of hydrated iron oxides have a crystalline structure and, therefore, are characterized by low sorption ability.
Существенным недостатком гибридного сорбента, полученного описанным в патенте способом, является растворение ПАН, так как при растворении ПАН волокно теряет свою упорядоченную структуру и свойства. Кроме того, использование ПАН в виде волокна с целью его растворения с превращением в жидкую форму с последующим формированием из него гранул нецелесообразно.A significant disadvantage of the hybrid sorbent obtained by the method described in the patent is the dissolution of PAN, since when the PAN is dissolved, the fiber loses its ordered structure and properties. In addition, the use of PAN in the form of a fiber with the aim of dissolving it into a liquid form with the subsequent formation of granules from it is impractical.
Помимо этого для получения гибридного сорбента по патенту US 7,807,606 используют ПАН, не обладающий анионообменными свойствами. Из чего следует, что описанный гибридный сорбент представляет собой только лишь механическую смесь ПАН и комплекса гидратированных оксидов железа. Отсутствие анионообменных групп в материале-носителе (ПАН) указывает на то, что катионы железа(III) не способны присоединяться к ПАН, и описанный гибридный сорбент представляет собой смесь равномерно распределенных механическим путем частиц гидратированных оксидов железа между частицами ПАН, что тоже является существенным недостатком сорбента. Также при отсутствии ионообменных групп у сорбента невозможна сорбция тяжелых металлов.In addition, to obtain a hybrid sorbent according to the patent US 7,807,606 use PAN that does not have anion exchange properties. From which it follows that the described hybrid sorbent is only a mechanical mixture of PAN and a complex of hydrated iron oxides. The absence of anion-exchange groups in the carrier material (PAN) indicates that iron (III) cations are not able to attach to PAN, and the described hybrid sorbent is a mixture of particles of hydrated iron oxides evenly distributed mechanically between PAN particles, which is also a significant drawback sorbent. Also, in the absence of ion-exchange groups in the sorbent, sorption of heavy metals is impossible.
Из уровня техники известен гибридный сорбент с гидратированными оксидами железа, полученный по способу, описанному в заявке на патент US 2007/0241057 (опубл. 18.10.2007, приор. 11.04.2006, МПК B01J 20/26, заявитель Lanxess Corporation (US)).The prior art hybrid sorbent with hydrated iron oxides obtained by the method described in patent application US 2007/0241057 (publ. 10/18/2007, prior. 04/11/2006, IPC B01J 20/26, applicant Lanxess Corporation (US)) .
Для получения сорбента используют анионообменную полимерную матрицу на основе ароматических углеводородов, например, поливинила. В смесь для получения анионообменной полимерной матрицы вводят ароматический углеводород, инициатор и порообразующий агент для достижения макропористости анионообменной полимерной матрицы. После получения анионообменной полимерной матрицы к ней добавляют раствор соли железа(II) или соли железа(III), неспособные к комплексообразованию, например растворимые хлориды, сульфаты и нитраты. В случае использования солей железа(II) их окисляют до солей железа(III), например, кислородом воздуха. После этого в суспензию добавляют раствор вещества, которое приводит к образованию гидратированных оксидов железа, например, гидроксид щелочного металла. Полученный материал выкладывают на сито для удаления избыточной жидкости и промывают дистиллированной водой.To obtain the sorbent, an anion-exchange polymer matrix based on aromatic hydrocarbons, for example, polyvinyl, is used. An aromatic hydrocarbon, an initiator and a pore-forming agent are introduced into the mixture to obtain an anion-exchange polymer matrix to achieve macroporosity of the anion-exchange polymer matrix. After the anion-exchange polymer matrix has been prepared, a solution of an iron (II) salt or an iron (III) salt is incapable of complexing, for example, soluble chlorides, sulfates and nitrates. In the case of using iron (II) salts, they are oxidized to iron (III) salts, for example, atmospheric oxygen. After that, a solution of a substance is added to the suspension, which leads to the formation of hydrated iron oxides, for example, alkali metal hydroxide. The resulting material is laid out on a sieve to remove excess liquid and washed with distilled water.
По патенту US 7,407,587 (опубл. 05.08.2008, приор. 24.03.2006, МПК С01В 31/08, C02F 1/42, заявитель Layne Christensen Company (US) известен гибридный сорбент на основе анионообменной смолы с гидратированными оксидами железа и способ его получения, заключающийся в обработке анионообменной смолы солью железа(III) с последующей обработкой полученного материала раствором щелочи и финальной промывкой полученного материала дистиллированной водой. Обработка солью железа и щелочью может быть проведена, по меньшей мере, в две ступени с промежутком на промывку. На стадии обработки анионообменной смолы раствором соли железа промывку проводят хлоридом натрия, обогащенным углекислым газом, после обработки щелочью промывку проводят дистиллированной водой. В качестве соли железа(III) могут быть использованы, например, хлорид, нитрат, ацетат железа(III).According to the patent US 7,407,587 (published 05.08.2008, prior. 03.24.2006, IPC C01B 31/08,
В результате, в приготовленном по данному способу гибридном сорбенте образуются частицы гидратированных оксидов железа, необратимо закрепленных на поверхности и в порах анионообменной смолы.As a result, particles of hydrated iron oxides irreversibly fixed on the surface and in the pores of the anion-exchange resin are formed in the hybrid sorbent prepared by this method.
В патенте US 7,407,587 гибридный сорбент, полученный по способу, описанному выше, способен сорбировать из воды анионы, содержащие мышьяк As(V). С увеличением количества железа в гибридном сорбенте степень поглощения анионов мышьяка As(V) из раствора возрастает. Причем оптимальный pH раствора, при котором происходит максимальная сорбция анионов мышьяка As(V), равен 6.In US Pat. No. 7,407,587, a hybrid sorbent prepared by the method described above is capable of sorbing anions containing As (V) arsenic from water. With an increase in the amount of iron in the hybrid sorbent, the degree of absorption of As (V) arsenic anions from the solution increases. Moreover, the optimal pH of the solution at which the maximum sorption of arsenic anions As (V) occurs is 6.
Недостатком изобретения по патенту US 7,407,587 является отсутствие способности гибридного сорбента к сорбции соединений мышьяка As(III). Также необходимо отметить, что размер и пористость частиц гидратированных оксидов железа зависят от скорости их формирования. При прямом воздействии гидроксида щелочного металла на хлорид железа реакция обмена происходит практически мгновенно, что приводит к быстрому осаждению гидроксида железа и формированию крупных частиц с малой пористостью, что ограничивает практическое применение сорбента, так как чем меньше пористость, тем меньше эффективная площадь поверхности сорбента, тем большее количество сорбента необходимо использовать для очистки заданного объема воды, таким образом, устройство очистки воды должно иметь большой габаритный размер, что неудобно, например, для очистки воды в быту.The disadvantage of the invention according to the patent US 7,407,587 is the lack of ability of the hybrid sorbent for sorption of arsenic compounds As (III). It should also be noted that the size and porosity of particles of hydrated iron oxides depend on the rate of their formation. With the direct action of alkali metal hydroxide on iron chloride, the exchange reaction occurs almost instantly, which leads to the rapid deposition of iron hydroxide and the formation of large particles with low porosity, which limits the practical use of the sorbent, since the smaller the porosity, the smaller the effective surface area of the sorbent, a larger amount of sorbent must be used to clean a given volume of water, so the water purification device must have a large overall size, which is inconvenient about, for example, for water purification in everyday life.
Из уровня техники известен гибридный сорбент на основе анионообменной полимерной матрицы с гидратированными оксидами железа для селективного удаления загрязнений из жидкостей и метод его получения по патенту US 7,291,578 (опубл. 06.11.2007, приор. 21.01.2004, МПК B01J 20/26, заявитель Arup SenGupta (US)), выбранный заявителем в качестве ближайшего аналога. Способ получения анионообменной полимерной матрицы заключается в следующем. Анионообменную полимерную матрицу обогащают анионным окислителем, например, перманганатом калия или гипохлоритом натрия и промывают. Затем полученный материал обрабатывают солью железа(II). При этом происходит реакция окисления железа(II) до железа(III) с переходом в форму гидратированных оксидов железа и восстановление аниона-окислителя. Таким образом, в структуре анионообменной полимерной матрицы формируют и закрепляют частицы аморфных гидратированных оксидов железа. Далее анионообменную полимерную матрицу с гидратированными оксидами железа промывают ацетоном и сушат.The prior art hybrid sorbent based on an anion-exchange polymer matrix with hydrated iron oxides for selective removal of contaminants from liquids and the method of its preparation according to patent US 7,291,578 (publ. 06.11.2007, prior. 21.01.2004, IPC B01J 20/26, applicant Arup SenGupta (US)) selected by the applicant as the closest equivalent. A method of obtaining an anion-exchange polymer matrix is as follows. The anion-exchange polymer matrix is enriched with an anionic oxidizing agent, for example, potassium permanganate or sodium hypochlorite and washed. Then the resulting material is treated with a salt of iron (II). In this case, the reaction of oxidation of iron (II) to iron (III) takes place with the transition to the form of hydrated iron oxides and the reduction of the anion oxidizer. Thus, particles of amorphous hydrated iron oxides are formed and fixed in the structure of the anion-exchange polymer matrix. Next, the anion-exchange polymer matrix with hydrated iron oxides is washed with acetone and dried.
Заявителем были проведены исследования сорбента, заявленного в патенте US 7,291,578. Недостатки сорбента по патенту US 7,291,578, а также сравнительный анализ сорбента наиболее близкого аналога с заявленным гибридным сорбентом по изобретению представлены в таблице 1. Недостатком наиболее близкого аналога является низкая сорбционная емкость по соединениям мышьяка.The applicant conducted studies of the sorbent, as claimed in patent US 7,291,578. The disadvantages of the sorbent according to the patent US 7,291,578, as well as a comparative analysis of the sorbent of the closest analogue with the claimed hybrid sorbent according to the invention are presented in table 1. The disadvantage of the closest analogue is the low sorption capacity for arsenic compounds.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDESCRIPTION OF THE INVENTION
Задачей изобретения и техническим результатом, достигаемым при использовании изобретения, является разработка нового гибридного сорбента с гидратированными оксидами железа с повышенной кинетикой сорбции одновременно обеих форм мышьяка As(III) и As(V).The objective of the invention and the technical result achieved by using the invention is the development of a new hybrid sorbent with hydrated iron oxides with enhanced sorption kinetics of both forms of arsenic As (III) and As (V).
Поставленная задача и требуемый технический результат достигаются тем, что гибридный сорбент на основе анионообменной полимерной матрицы с гидратированными оксидами железа для селективной сорбции мышьяка, в котором гидратированные оксиды железа присутствуют в матрице в виде частиц, представляющих собой по большей части аморфный ферригидрит, доля которого составляет не менее 80%, а предпочтительно более 90% от общей массы гидратированных оксидов железа, при этом частицы гидратированных оксидов железа имеют микропористую структуру, их размер варьируется от 5 до 500 нм, полимерная матрица может представлять собой макропористые волокнистый и/или гранулированный материал, содержание анионообменных групп в полимерной матрице составляет не менее 6,0 ммоль/г.The stated task and the required technical result are achieved in that a hybrid sorbent based on an anion-exchange polymer matrix with hydrated iron oxides for selective sorption of arsenic, in which hydrated iron oxides are present in the matrix in the form of particles, which are mostly amorphous ferrihydrite, the proportion of which is not less than 80%, and preferably more than 90% of the total mass of hydrated iron oxides, while particles of hydrated iron oxides have a microporous structure, their p zmer varies from 5 to 500 nm, the polymer matrix may be a macroporous fibrous and / or granular material, the content of anion exchange groups in the polymer matrix is not less than 6.0 mmol / g.
Краткое описание чертежей.A brief description of the drawings.
Фиг. 1. Электронная микрофотография исходного анионообменного полимерного волокна (1а). Электронная микрофотография гибридного сорбента на основе анионообменного ПАН-волокна с гидратированными оксидами железа (16).FIG. 1. Electron micrograph of the starting anion-exchange polymer fiber (1a). Electron micrograph of a hybrid sorbent based on anion exchange PAN fiber with hydrated iron oxides (16).
Фиг. 2. Мессбауэровский спектр образца гибридного сорбента на основе ПАН-волокна с гидратированными оксидами железа, описанного в примере 1.FIG. 2. The Mössbauer spectrum of a sample of a hybrid sorbent based on PAN fiber with hydrated iron oxides described in example 1.
Фиг. 3. Мессбауэровский спектр образца гибридного сорбента по патенту US 7,291,578.FIG. 3. The Mössbauer spectrum of the sample hybrid sorbent according to patent US 7,291,578.
Фиг. 4. График кинетики сорбции мышьяка As(III) гибридным сорбентом с гидратированными оксидами железа на основе ПАН-волокна, описанным в примере 1, график кинетики сорбции мышьяка As(III) гибридным сорбентом с гидратированными оксидами железа на основе смеси из ПАН-волокна и ионообменной смолы, описанным в примере 3, и кинетика сорбции мышьяка As(III) гибридным сорбентом по патенту US 7,291,578 (торговое название F036), выбранному заявителем в качестве ближайшего аналога.FIG. 4. Schedule of kinetics of sorption of arsenic As (III) by a hybrid sorbent with hydrated iron oxides based on PAN fiber described in Example 1, a graph of the kinetics of sorption of arsenic As (III) by a hybrid sorbent with hydrated iron oxides based on a mixture of PAN fiber and ion exchange the resin described in example 3, and the kinetics of sorption of arsenic As (III) hybrid sorbent according to patent US 7,291,578 (trade name F036), selected by the applicant as the closest analogue.
Фиг. 5. График кинетики сорбции мышьяка As(V) гибридным сорбентом с гидратированными оксидами железа на основе ПАН-волокна, описанный в примере 1, график кинетики сорбции мышьяка As(V) гибридным сорбентом с гидратированными оксидами железа на основе смеси из ПАН-волокна и ионообменной смолы, описанный в примере 3, и кинетика сорбции мышьяка As(V) гибридным сорбентом F036 по патенту US 7,291,578, выбранному заявителем в качестве ближайшего аналога.FIG. 5. Schedule of kinetics of sorption of arsenic As (V) by a hybrid sorbent with hydrated iron oxides based on PAN fiber, described in Example 1, a graph of the kinetics of sorption of arsenic As (V) by a hybrid sorbent with hydrated iron oxides based on a mixture of PAN fiber and ion exchange the resin described in example 3, and the kinetics of sorption of arsenic As (V) hybrid sorbent F036 according to patent US 7,291,578, selected by the applicant as the closest analogue.
Заявляемый гибридный сорбент представляет собой анионообменную полимерную матрицу с закрепленными в ней частицами гидратированных оксидов железа. При этом гидратированные оксиды железа в гибридном сорбенте состоят, по меньшей мере, на 90% из аморфного ферригидрита и менее чем на 10% из железосодержащих примесей, формирующих комплекс соединений гидратированных оксидов железа. Гидратированные оксиды железа представляют собой микропористые частицы размером от 5 до 500 нм, сформированные и зафиксированные непосредственно внутри макропор анионообменного материала при разрушении лабильных комплексов железа(III) обработкой щелочного металла.The inventive hybrid sorbent is an anion-exchange polymer matrix with particles of hydrated iron oxides fixed in it. Moreover, hydrated iron oxides in the hybrid sorbent consist of at least 90% of amorphous ferrihydrite and less than 10% of iron-containing impurities that form a complex of compounds of hydrated iron oxides. Hydrated iron oxides are microporous particles ranging in size from 5 to 500 nm, formed and fixed directly inside the macropores of the anion-exchange material during the destruction of labile iron (III) complexes by treatment with an alkali metal.
В качестве анионообменного материала может быть использован волокнистый или гранулированный материал, или смесь волокнистого и гранулированного материала в любом соотношении. Поэтому анионообменная полимерная матрица может представлять собой гранулированную анионообменную смолу с вторичными или третичными аминогруппами, или анионообменные полимерные волокна с вторичными или третичными аминогруппами, и/или смесь смолы и волокон, при этом содержание анионообменных групп в полимерной матрице составляет не менее 6,0 ммоль/г.As the anion-exchange material, fibrous or granular material, or a mixture of fibrous and granular material in any ratio, can be used. Therefore, the anion-exchange polymer matrix can be a granular anion-exchange resin with secondary or tertiary amino groups, or anion-exchange polymer fibers with secondary or tertiary amino groups, and / or a mixture of resin and fibers, while the content of anion-exchange groups in the polymer matrix is at least 6.0 mmol / g.
В качестве комплексной соли может быть выбрана комплексная соль железа, где лигандами являются оксалат, салицилат, цитрат или тартрат. В качестве гидроксида щелочного металла может быть использован гидроксид натрия или калия.As the complex salt, a complex iron salt can be selected where the ligands are oxalate, salicylate, citrate or tartrate. Sodium or potassium hydroxide may be used as the alkali metal hydroxide.
Способ получения гибридного сорбента с гидратированными оксидами железа следующий. Готовят раствор комплексной соли, где комплексообразователем является катион трехвалентного железа, а лигандами - анионы карбоновых кислот. Полученный раствор добавляют к анионообменной полимерной матрице для сорбции комплексных анионов на матрице. После этого полученную промежуточную структуру обрабатывают раствором гидроксида щелочного металла до получения гибридного сорбента, который промывают водой.The method of obtaining a hybrid sorbent with hydrated iron oxides is as follows. A solution of the complex salt is prepared, where the ferric cation is the complexing agent, and the carboxylic acid anions are ligands. The resulting solution is added to the anion-exchange polymer matrix for sorption of complex anions on the matrix. After that, the obtained intermediate structure is treated with a solution of alkali metal hydroxide to obtain a hybrid sorbent, which is washed with water.
При взаимодействии анионообменных групп полимерной матрицы с анионом комплексной соли образуется промежуточная структура. При обработке промежуточной структуры гидроксидом щелочного металла происходит формирование лабильного комплекса - аморфного ферригидрита - в фазе анионообменной полимерной матрицы и процесс его разложения. Поскольку процесс формирования и разложения комплекса идет в одном растворе, то процесс разложения протекает постепенно, что позволяет гидратированным оксидам железа начать формироваться на различных, отдаленных друг от друга участках полимерной матрицы, что приводит к образованию более мелких частиц гидратированных оксидов железа. В этих условиях формируемая структура гидратированных оксидов железа медленнее уплотняется с удалением из нее гидроксида щелочного металла, обеспечивая возникновение большого количества микропор в частицах гидратированных оксидов железа. Сорбционные свойства частиц гидратированных оксидов железа, наряду с их составом, определяются размерами и пористостью этих частиц. Чем меньше размер частиц и выше их пористость, тем больше площадь соприкосновения сорбируемого вещества с поверхностью гидратированных оксидов железа, и тем самым больше сорбционная емкость. Чем больше сорбционная емкость, тем меньшее количество сорбента требуется для очистки заданного объема воды, что расширяет возможности практического применения сорбента.In the interaction of the anion-exchange groups of the polymer matrix with the anion of the complex salt, an intermediate structure is formed. When the intermediate structure is treated with alkali metal hydroxide, a labile complex — amorphous ferrihydrite — is formed in the phase of the anion-exchange polymer matrix and its decomposition. Since the process of formation and decomposition of the complex proceeds in one solution, the decomposition process proceeds gradually, which allows hydrated iron oxides to begin to form in different distant sections of the polymer matrix, which leads to the formation of smaller particles of hydrated iron oxides. Under these conditions, the formed structure of hydrated iron oxides is more slowly condensed with the removal of alkali metal hydroxide from it, providing the appearance of a large number of micropores in the particles of hydrated iron oxides. The sorption properties of particles of hydrated iron oxides, along with their composition, are determined by the size and porosity of these particles. The smaller the particle size and the higher their porosity, the larger the area of contact of the sorbed substance with the surface of hydrated iron oxides, and thus the sorption capacity. The larger the sorption capacity, the smaller the amount of sorbent required to clean a given volume of water, which expands the possibilities of practical use of the sorbent.
Гибридный сорбент по данному изобретению обладает высокими сорбционными свойствами по отношению к соединениям мышьяка обоих форм As(III) и As(V), в том числе к оксоанионам в широком диапазоне pH, арсенат-ионам и недиссоциированным арсенитам. При этом гибридный сорбент дополнительно способен эффективно сорбировать токсичные анионы хрома Cr(VI), а также катионы и гидроксокатионы меди и свинца. Гибридный сорбент обладает высокой кинетикой сорбции, что обеспечивает возможность увеличения линейной скорости потока воды в сорбционной колонне, что важно для практического применения, так как позволяет обеспечить приемлемую для пользователя скорость фильтрации воды без потери в эффективности.The hybrid sorbent according to this invention has high sorption properties with respect to arsenic compounds of both forms As (III) and As (V), including oxoanions in a wide pH range, arsenate ions and undissociated arsenites. Moreover, the hybrid sorbent is additionally able to efficiently sorb toxic chromium anions Cr (VI), as well as copper and lead cations and hydroxocations. The hybrid sorbent has high sorption kinetics, which makes it possible to increase the linear flow rate of water in the sorption column, which is important for practical use, since it allows for a user-friendly water filtration rate without loss in efficiency.
Примеры гибридных сорбентов в рамках заявляемого изобретения:Examples of hybrid sorbents in the framework of the claimed invention:
Пример 1Example 1
Основа - макропористый волокнистый материал - анионит на основе ПАН-волокна с содержанием анионообменных групп 8,6 ммоль/г.The base is a macroporous fibrous material - anion exchange resin based on PAN fiber with an anion exchange group content of 8.6 mmol / g.
Доля ферригидрита в полученном гибридном сорбенте составляет 98%.The proportion of ferrihydrite in the obtained hybrid sorbent is 98%.
Размер частиц гидратированных оксидов железа, в том числе ферригидрита - от 80 до 140 нм.The particle size of hydrated iron oxides, including ferrihydrite, is from 80 to 140 nm.
Содержание железа(III) в гибридном сорбенте - 63 мг железа на 1 г сорбента.The content of iron (III) in the hybrid sorbent is 63 mg of iron per 1 g of sorbent.
Сорбционная емкость по As(V) - 32 мг/г (при pH 7).The sorption capacity for As (V) is 32 mg / g (at pH 7).
Сорбционная емкость по As(III) - 30 мг/г (при pH 7).Sorption capacity for As (III) is 30 mg / g (at pH 7).
Кинетика удаления As(V) - время полусорбции менее 1 мин.Kinetics of As (V) removal - half-sorption time less than 1 min.
Кинетика удаления As(III) - время полусорбции 1 мин.Kinetics of As (III) removal - half-
Сорбционная емкость по Cr(VI) - 250 мг/г (при pH 7).Sorption capacity for Cr (VI) - 250 mg / g (at pH 7).
Сорбционная емкость по Cu - 240 мг/г.Cu sorption capacity is 240 mg / g.
Сорбционная емкость по Pb - 360 мг/г.Pb sorption capacity is 360 mg / g.
На фиг. 1 представлена электронная микрофотография исходного анионообменного полимерного волокна (1а), используемого для получения гибридного сорбента в примере 1. На второй электронной микрофотографии (1б) представлен, гибридный сорбент на основе анионообменного полимерного волокна с гидратированными оксидами железа, полученный по описанному в изобретении способу. На электронной микрофотографии (1б) четко заметны частицы гидратированных оксидов железа на поверхности волокна.In FIG. 1 is an electron micrograph of the starting anion-exchange polymer fiber (1a) used to produce the hybrid sorbent in Example 1. In the second electron micrograph (1b), a hybrid sorbent based on an anion-exchange polymer fiber with hydrated iron oxides is obtained according to the method described in the invention. Electron micrographs (1b) clearly show particles of hydrated iron oxides on the surface of the fiber.
Пример 2Example 2
Основа - макропористый гранулированный материал - анионообменная смола.Basis - macroporous granular material - anion exchange resin.
Доля ферригидрита в полученном гибридном сорбенте составила 92%.The proportion of ferrihydrite in the obtained hybrid sorbent was 92%.
Размер частиц гидратированных оксидов железа, в том числе ферригидрита - от 50 до 120 нм.The particle size of hydrated iron oxides, including ferrihydrite, is from 50 to 120 nm.
Содержание анионообменных групп в гибридном сорбенте - 9 ммоль/г.The content of anion exchange groups in the hybrid sorbent is 9 mmol / g.
Содержание железа(III) в гибридном сорбенте - 72 мг/г.The content of iron (III) in the hybrid sorbent is 72 mg / g.
Сорбционная емкость по As(V) - 44 мг/г (при pH 7).Sorption capacity for As (V) is 44 mg / g (at pH 7).
Сорбционная емкость по As(III) - 34 мг/г (при pH 7).The sorption capacity for As (III) is 34 mg / g (at pH 7).
Кинетика удаления As(V) - время полусорбции 25 мин.Kinetics of As (V) removal - hemisorption time 25 min.
Кинетика удаления As(III) - время полусорбции 30 мин.Kinetics of As (III) removal - half-sorption time 30 min.
Сорбционная емкость по Cr(VI) - 300 мг/г (при pH 7).Sorption capacity for Cr (VI) - 300 mg / g (at pH 7).
Сорбционная емкость по Cu - 270 мг/г.Cu sorption capacity is 270 mg / g.
Сорбционная емкость по Pb - 180 мг/г.Pb sorption capacity is 180 mg / g.
Пример 3Example 3
Основа - смесь макропористых волокнистого и гранулированного материалов в соотношении 1:8 соответственно.The basis is a mixture of macroporous fibrous and granular materials in a ratio of 1: 8, respectively.
Доля ферригидрита в гибридном сорбенте составила 93%.The proportion of ferrihydrite in the hybrid sorbent was 93%.
Размер частиц гидратированных оксидов железа, в том числе ферригидрита - от 50 до 140 нм.The particle size of hydrated iron oxides, including ferrihydrite, is from 50 to 140 nm.
Содержание анионообменных групп в гибридном сорбенте - 8,95 ммоль/г.The content of anion exchange groups in the hybrid sorbent is 8.95 mmol / g.
Содержание железа(III) в гибридном сорбенте - 71 мг/г.The content of iron (III) in the hybrid sorbent is 71 mg / g.
Сорбционная емкость по As(V) - 42 мг/г (при pH 7).Sorption capacity for As (V) is 42 mg / g (at pH 7).
Сорбционная емкость по As(III) - 36 мг/г (при pH 7).Sorption capacity for As (III) - 36 mg / g (at pH 7).
Кинетика удаления As(V) - время полусорбции 1,5 мин.Kinetics of As (V) removal - half-sorption time 1.5 min.
Кинетика удаления As(III) - время полусорбции 4 мин.Kinetics of As (III) removal - hemisorption time 4 min.
Сорбционная емкость по Cr(VI) - 295 мг/г (при pH 7).Sorption capacity for Cr (VI) - 295 mg / g (at pH 7).
Сорбционная емкость по Cu - 265 мг/г.Cu sorption capacity is 265 mg / g.
Сорбционная емкость по Pb - 200 мг/г.Pb sorption capacity is 200 mg / g.
Тип гидратированных оксидов железа в фазе гибридных сорбентов, описанных в примерах 1-3, был определен методом мессбауэровской спектроскопии. На фиг. 2 представлен мессбауэровский спектр гибридного сорбента на основе анионообменного ПАН-волокна с гидратированными оксидами железа по примеру 1. Из полученного спектра видно, что гидратированные оксиды железа в образце гибридного сорбента по примеру 1, полученного по предлагаемому в изобретении способу, более чем на 90% состоит из аморфного ферригидрита Fe2O3⋅3FeO(OH)⋅3H2O.The type of hydrated iron oxides in the phase of the hybrid sorbents described in examples 1-3 was determined by Mössbauer spectroscopy. In FIG. 2 shows the Mössbauer spectrum of a hybrid sorbent based on an anion-exchange PAN fiber with hydrated iron oxides according to Example 1. It can be seen from the obtained spectrum that the hydrated iron oxides in the sample of the hybrid sorbent according to Example 1 obtained by the method of the invention more than 90% consist from amorphous ferrihydrite Fe 2 O 3 ⋅ 3FeO (OH) ⋅ 3 H 2 O.
Также методом мессбауэровской спектроскопии (фиг. 3) был определен тип гидратированных оксидов железа в образце гибридного сорбента по патенту US 7,291,578, выбранного заявителем в качестве ближайшего аналога. Из спектра видно, что гидратированные оксиды железа состоят из магнитных кристаллических частиц гидратированных оксидов железа, включающих 23% вюстита FeO, 28% ферригидрита Fe2O3⋅3FeO(OH)⋅3H2O, 13% гематита α-Fe2O3 и 36% лепидокрокита γ-FeO(OH).Also, by the method of Mössbauer spectroscopy (Fig. 3), the type of hydrated iron oxides was determined in the hybrid sorbent sample according to the patent US 7,291,578 selected by the applicant as the closest analogue. It can be seen from the spectrum that hydrated iron oxides are composed of magnetic crystalline particles of hydrated iron oxides, including 23% wustite FeO, 28% ferrihydrite Fe 2 O 3 ⋅ 3FeO (OH) ⋅ 3 H 2 O, 13% hematite α-Fe 2 O 3 and 36% lepidocrocite γ-FeO (OH).
Из приведенных выше данных следует вывод, что гидратированные оксиды железа в образце гибридного сорбента, полученного по предлагаемому способу, более чем на 90% состоит из аморфного ферригидрита. При этом гибридный сорбент ближайшего аналога по патенту US 7,291,578 состоит из ферригидрита только на 28%. Это еще раз подтверждает большие сорбционные способности изобретения по сравнению с ближайшим аналогом.From the above data it follows that the hydrated iron oxides in the sample hybrid sorbent obtained by the proposed method, more than 90% consists of amorphous ferrihydrite. At the same time, the hybrid sorbent of the closest analogue according to the patent US 7,291,578 consists of ferrihydrite only by 28%. This once again confirms the great sorption ability of the invention in comparison with the closest analogue.
На фиг. 4 представлен график кинетики сорбции мышьяка As(III) гибридным сорбентом с гидратированными оксидами железа на основе ПАН-волокна, описанный в примере 1, график кинетики сорбции мышьяка As(III) гибридным сорбентом с гидратированными оксидами железа на основе смеси из ПАН-волокна и ионообменной смолы, описанный в примере 3, а также кинетика сорбции мышьяка As(III) гибридным сорбентом F036 по патенту US 7,291,578, выбранного заявителем в качестве ближайшего аналога.In FIG. 4 is a graph of the kinetics of sorption of arsenic As (III) by a hybrid sorbent with hydrated iron oxides based on PAN fiber, described in Example 1, a graph of the kinetics of sorption of arsenic As (III) by a hybrid sorbent with hydrated iron oxides based on a mixture of PAN fiber and ion exchange the resin described in example 3, as well as the kinetics of sorption of arsenic As (III) hybrid sorbent F036 according to patent US 7,291,578, selected by the applicant as the closest analogue.
На фиг. 5 представлен график кинетики сорбции мышьяка As(V) гибридным сорбентом с гидратированными оксидами железа на основе ПАН-волокна, описанный в примере 1, график кинетики сорбции мышьяка As(V) гибридным сорбентом с гидратированными оксидами железа на основе смеси из ПАН-волокна и ионообменной смолы, описанный в примере 3, а также кинетика сорбции мышьяка As(V) гибридным сорбентом FO36 по патенту US 7,291,578, выбранного заявителем в качестве ближайшего аналога.In FIG. 5 is a graph of the kinetics of sorption of arsenic As (V) by a hybrid sorbent with hydrated iron oxides based on PAN fiber, described in Example 1, a graph of the kinetics of sorption of arsenic As (V) by a hybrid sorbent with hydrated iron oxides based on a mixture of PAN fiber and ion exchange the resin described in example 3, as well as the kinetics of sorption of arsenic As (V) hybrid sorbent FO36 according to patent US 7,291,578, selected by the applicant as the closest analogue.
Из графиков, представленных на фиг. 4 и 5 видно, что наибольшей кинетикой сорбции, как к соединениям мышьяка As(III), так и к соединениям мышьяка As(V), обладает гибридный сорбент с гидратированными оксидами железа на основе ПАН-волокна, описанный в примере 1 изобретения, а именно: кинетика 50-процентной сорбции As(III) составляет 1 минуту, а кинетика 50-процентной сорбции As(V) составляет менее 1 минуты. Меньшей кинетикой сорбции к мышьяку As(III) и As(V) обладает гибридный сорбент с гидратированными оксидами железа на основе смеси из ПАН-волокна и ионообменной смолы, описанный в примере 3 изобретения. Здесь кинетика 50-процентной сорбции As(III) составляет 4 минуты, а кинетика 50-процентной сорбции As(V) для него же составляет менее 1,5 минуты. При этом, гибридный сорбент по патенту US 7,291,578, выбранный заявителем в качестве ближайшего аналога, имеет кинетику сорбции меньше, чем пример 3, а именно 50-процентная кинетика сорбции по отношению к ионам As(III) - 30 минут и As(V) - 25 минут.From the graphs shown in FIG. 4 and 5 shows that the highest sorption kinetics, both to compounds of arsenic As (III) and to compounds of arsenic As (V), has a hybrid sorbent with hydrated iron oxides based on PAN fiber described in Example 1 of the invention, namely : The kinetics of 50% sorption of As (III) is 1 minute, and the kinetics of 50% sorption of As (V) is less than 1 minute. Hybrid sorbent with hydrated iron oxides based on a mixture of PAN fiber and ion exchange resin described in Example 3 of the invention has a lower sorption kinetics for arsenic As (III) and As (V). Here, the kinetics of 50% sorption of As (III) is 4 minutes, and the kinetics of 50% sorption of As (V) for it is less than 1.5 minutes. Moreover, the hybrid sorbent according to the patent US 7,291,578, selected by the applicant as the closest analogue, has a sorption kinetics less than example 3, namely, 50% sorption kinetics with respect to As (III) ions - 30 minutes and As (V) - 25 minutes
В таблице 1 представлена сравнительная характеристика гибридного сорбента ближайшего аналога (патент US 7,291,578) и заявленного гибридного сорбента с гидратированными оксидами железа.Table 1 presents the comparative characteristics of the hybrid sorbent closest analogue (US patent 7,291,578) and the claimed hybrid sorbent with hydrated iron oxides.
Сорбционную емкость по As(III) определяли по (мета)мышьяковистокислому натрию NaAsO2, а сорбционную емкость по As(V) определяли по (орто)мышьяковокислому натрию 12-водному Na3AsO4⋅12H2O.The sorption capacity of As (III) was determined by (meta) arsenic-sodium sodium NaAsO 2 , and the sorption capacity of As (V) was determined by (ortho) arsenic-sodium sodium 12-aqueous Na 3 AsO 4 ⋅ 12H 2 O.
Как видно из данных, приведенных в таблице 1, сорбционная емкость заявляемого гибридного сорбента значительно превышает сорбционную емкость гибридного сорбента ближайшего аналога (патент US 7,291,578), а также сорбентов, описанных в уровне техники. Это объясняется тем, что в гибридном сорбенте с гидратированными оксидами железа, описанном в изобретении, доля аморфного ферригидрита в составе гидратированных оксидов железа превышает 90%. Поскольку функциональные группы ферригидрита, благодаря его аморфной структуре, более доступны для анионов, содержащих мышьяк As(III) и As(V), чем структуры кристаллических магнитных гидратированных оксидов железа в гибридных сорбентах из уровня техники и тем самым обладают наибольшей сорбционной активностью к ионам As(III) и As(V), а также к ионам различных тяжелых металлов, таким как Cr(VI), Cu и Pb.As can be seen from the data shown in table 1, the sorption capacity of the inventive hybrid sorbent significantly exceeds the sorption capacity of the hybrid sorbent of the closest analogue (US patent 7,291,578), as well as the sorbents described in the prior art. This is because in the hybrid sorbent with hydrated iron oxides described in the invention, the proportion of amorphous ferrihydrite in the composition of hydrated iron oxides exceeds 90%. Since the functional groups of ferrihydrite, due to its amorphous structure, are more accessible for anions containing arsenic As (III) and As (V) than the structures of crystalline magnetic hydrated iron oxides in hybrid sorbents of the prior art and thus have the highest sorption activity to As ions (III) and As (V), as well as to ions of various heavy metals, such as Cr (VI), Cu and Pb.
Как видно из вышесказанного, из всего комплекса соединений, входящих в гидратированные оксиды железа, только аморфный ферригидрит Fe2O3⋅3FeO(OH)⋅3H2O обладает наивысшей активностью к сорбции ионов обеих форм мышьяка As(III) и As(V), а гибридный сорбент дополнительно способен сорбировать ионы различных тяжелых металлов. Приведенные сравнительные данные доказывают, что заявляемый гибридный сорбент с гидратированными оксидами железа, в котором гидратированные оксиды железа состоят более чем на 90% из аморфного ферригидрита, является высокоактивным и устойчивым сорбентом по отношению к ионам обеих форм мышьяка As(III) и As(V).As can be seen from the above, of the entire complex of compounds included in hydrated iron oxides, only amorphous ferrihydrite Fe 2 O 3 ⋅ 3FeO (OH) ⋅ 3 H 2 O has the highest activity for sorption of ions of both forms of arsenic As (III) and As (V) and a hybrid sorbent is additionally able to sorb ions of various heavy metals. The above comparative data prove that the inventive hybrid sorbent with hydrated iron oxides, in which hydrated iron oxides are more than 90% amorphous ferrihydrite, is a highly active and stable sorbent with respect to ions of both forms of arsenic As (III) and As (V) .
В настоящем описании изобретения представлен предпочтительный вариант осуществления изобретения. В нем могут быть сделаны изменения в пределах заявляемой формулы, что дает возможность его широкого использования.In the present description of the invention presents a preferred embodiment of the invention. It can be made changes within the scope of the claimed formula, which makes it possible to widely use it.
Claims (1)
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017125453A RU2665439C1 (en) | 2017-07-17 | 2017-07-17 | Hybrid sorbent |
US16/631,478 US11213812B2 (en) | 2017-07-17 | 2018-06-09 | Hybrid sorbent |
PCT/RU2018/000386 WO2019017816A1 (en) | 2017-07-17 | 2018-06-09 | Hybrid sorbent |
EP18835764.4A EP3656469A1 (en) | 2017-07-17 | 2018-06-09 | Hybrid sorbent |
MA049654A MA49654A (en) | 2017-07-17 | 2018-06-09 | HYBRID SORBANT |
CN201880047312.4A CN110913984A (en) | 2017-07-17 | 2018-06-09 | Hybrid adsorbents |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017125453A RU2665439C1 (en) | 2017-07-17 | 2017-07-17 | Hybrid sorbent |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2665439C1 true RU2665439C1 (en) | 2018-08-29 |
Family
ID=63459780
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017125453A RU2665439C1 (en) | 2017-07-17 | 2017-07-17 | Hybrid sorbent |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11213812B2 (en) |
EP (1) | EP3656469A1 (en) |
CN (1) | CN110913984A (en) |
MA (1) | MA49654A (en) |
RU (1) | RU2665439C1 (en) |
WO (1) | WO2019017816A1 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20060237371A1 (en) * | 2005-04-26 | 2006-10-26 | Paul Sylvester | Sorbent for selective removal of contaminants from fluids |
US7291578B2 (en) * | 2004-01-21 | 2007-11-06 | Arup K. Sengupta | Hybrid anion exchanger for selective removal of contaminating ligands from fluids and method of manufacture thereof |
US20080035564A1 (en) * | 2006-08-09 | 2008-02-14 | Solmetex, Inc. | Sorbent For Selective Removal Of Contaminants From Fluids |
US7407587B1 (en) * | 2006-03-24 | 2008-08-05 | Layne Christensen Company | Method and sorbent for selective removal of contaminants from fluids |
US7807606B2 (en) * | 2003-09-04 | 2010-10-05 | Battelle Energy Alliance, Llc | High capacity adsorption media and method of producing |
US9120093B2 (en) * | 2012-04-12 | 2015-09-01 | Lehigh University | Hybrid anion exchanger impregnated with hydrated zirconium oxide for selective removal of contaminating ligand and methods of manufacture and use thereof |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5969151A (en) | 1982-10-13 | 1984-04-19 | Unitika Ltd | Spherical ion exchange resin and its production and adsorptive treatment |
BR0114166B1 (en) | 2000-09-26 | 2014-10-14 | Lanxess Deutschland Gmbh | UNITS AVAILABLE FOR MEDIA DISPOSAL AND USE |
DE102006017372A1 (en) | 2006-04-11 | 2007-10-18 | Lanxess Deutschland Gmbh | Oxoanion adsorbing ion exchangers |
US20110056887A1 (en) | 2009-09-08 | 2011-03-10 | Lanxess Deutschland Gmbh | Removal of oxo anions from water |
CN107072194A (en) * | 2014-10-14 | 2017-08-18 | 哈洛资源公司 | Polymerization hydridization composition granule and purposes comprising nano particle |
-
2017
- 2017-07-17 RU RU2017125453A patent/RU2665439C1/en active
-
2018
- 2018-06-09 WO PCT/RU2018/000386 patent/WO2019017816A1/en unknown
- 2018-06-09 MA MA049654A patent/MA49654A/en unknown
- 2018-06-09 EP EP18835764.4A patent/EP3656469A1/en not_active Withdrawn
- 2018-06-09 US US16/631,478 patent/US11213812B2/en active Active
- 2018-06-09 CN CN201880047312.4A patent/CN110913984A/en not_active Withdrawn
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7807606B2 (en) * | 2003-09-04 | 2010-10-05 | Battelle Energy Alliance, Llc | High capacity adsorption media and method of producing |
US7291578B2 (en) * | 2004-01-21 | 2007-11-06 | Arup K. Sengupta | Hybrid anion exchanger for selective removal of contaminating ligands from fluids and method of manufacture thereof |
US20060237371A1 (en) * | 2005-04-26 | 2006-10-26 | Paul Sylvester | Sorbent for selective removal of contaminants from fluids |
US7407587B1 (en) * | 2006-03-24 | 2008-08-05 | Layne Christensen Company | Method and sorbent for selective removal of contaminants from fluids |
US20080035564A1 (en) * | 2006-08-09 | 2008-02-14 | Solmetex, Inc. | Sorbent For Selective Removal Of Contaminants From Fluids |
US9120093B2 (en) * | 2012-04-12 | 2015-09-01 | Lehigh University | Hybrid anion exchanger impregnated with hydrated zirconium oxide for selective removal of contaminating ligand and methods of manufacture and use thereof |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
Лубенцова К.И. Получение и иссследование физико-химических свойств композитных сорбентов на основе полистирольных матриц с нанодисперсными оксидами железа, дисс. на соиск. уч. степ. канд. хим. наук, Москва, март 2016, гл. 2.2-2.3. * |
Мельников И.О. и др. Селективное извлечение мышьяка из водных растворов. Вода: химия и экология, 12 (65), 2013, с.72-87. * |
Мельников И.О. и др. Селективное извлечение мышьяка из водных растворов. Вода: химия и экология, 12 (65), 2013, с.72-87. Лубенцова К.И. Получение и иссследование физико-химических свойств композитных сорбентов на основе полистирольных матриц с нанодисперсными оксидами железа, дисс. на соиск. уч. степ. канд. хим. наук, Москва, март 2016, гл. 2.2-2.3. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2019017816A1 (en) | 2019-01-24 |
US20200206725A1 (en) | 2020-07-02 |
MA49654A (en) | 2020-05-27 |
EP3656469A1 (en) | 2020-05-27 |
CN110913984A (en) | 2020-03-24 |
US11213812B2 (en) | 2022-01-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
John et al. | A comparative study on removal of hazardous anions from water by adsorption: a review | |
US7947861B2 (en) | Methods of removing a constituent from a feed stream using adsorption media | |
Koilraj et al. | Aqueous fluoride removal using ZnCr layered double hydroxides and their polymeric composites: Batch and column studies | |
US8043586B2 (en) | Methods of using adsorption media for separating or removing constituents | |
US7291578B2 (en) | Hybrid anion exchanger for selective removal of contaminating ligands from fluids and method of manufacture thereof | |
JPH0445213B2 (en) | ||
Zong et al. | Facile synthesis of potassium copper ferrocyanide composite particles for selective cesium removal from wastewater in the batch and continuous processes | |
US20080035564A1 (en) | Sorbent For Selective Removal Of Contaminants From Fluids | |
Chatterjee et al. | Adsorptive removal of arsenic from groundwater using a novel high flux polyacrylonitrile (PAN)–laterite mixed matrix ultrafiltration membrane | |
WO2005056175A1 (en) | Porous formed article and method for production thereof | |
Raghav et al. | Trimetallic oxide entrapped in alginate polymeric matrix employed for adsorption studies of fluoride | |
WO2010003267A1 (en) | Water treatment system with adsorbent material based on mineral grains for removal of arsenic and methods of production, recycling and use | |
Deng et al. | Adsorption of hexavalent chromium onto kaolin clay based adsorbent | |
Shokry et al. | The development of a ternary nanocomposite for the removal of Cr (VI) ions from aqueous solutions | |
Zhao et al. | Granular ferric hydroxide adsorbent for phosphate removal: demonstration preparation and field study | |
US8664150B2 (en) | Methods of producing adsorption media including a metal oxide | |
Sharifian et al. | Reusable granulated silica pillared clay for wastewater treatment, selective for adsorption of Ni (II) | |
Shi et al. | Adsorption equilibrium and kinetics of lead ion onto synthetic ferrihydrites | |
RU2665439C1 (en) | Hybrid sorbent | |
RU2527217C1 (en) | Method of obtaining polymer-inorganic composite sorbents | |
RU2131847C1 (en) | Material for adding physiologically essential inorganic elements to water | |
Kabay et al. | Removal of boron and arsenic from geothermal water by ion-exchange | |
JP4884984B2 (en) | Method of making and using a hybrid anion exchanger for the selective removal of contaminant ligands from a liquid | |
Ciechanowska et al. | Synthesis and characterization of polymer-based hybrid materials via oxidation of Mn (II) using N-chlorosulphonamide polymers | |
JPS63287547A (en) | Adsorbent for fluoride ion |